楊勇

（神華準(zhǔn)能集團(tuán)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯010300）

黑岱溝和哈爾烏素兩露天煤礦聯(lián)合開采方案研究

楊勇

（神華準(zhǔn)能集團(tuán)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯010300）

通過對(duì)黑岱溝露天煤礦與哈爾烏素露天煤礦聯(lián)合開采方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，形成統(tǒng)一的采、剝格局，提高資源回收率，有效利用排棄空間，規(guī)避了生產(chǎn)過程中相互干擾、重復(fù)剝離的矛盾。同時(shí)將大大降低生產(chǎn)成本，增加公司整體效益。

露天煤礦；聯(lián)合開采；工藝優(yōu)化

1 煤礦概況

黑岱溝露天煤礦和哈爾烏素露天煤礦（以下分別簡(jiǎn)稱黑岱溝礦、哈爾烏素礦）毗鄰，位于準(zhǔn)格爾煤田中部，兩礦生產(chǎn)位置現(xiàn)狀如圖1。分別隸屬于神華準(zhǔn)能集團(tuán)有限責(zé)任公司的神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司及中國神華能源股份有限公司哈爾烏素露天煤礦。其中黑岱溝礦采礦權(quán)面積50.333 9 km2，核定產(chǎn)能3 400萬t/a，剩余資源儲(chǔ)量10.07 Mt、服務(wù)年限30年。開采工藝為最上部的黃土層選用單斗-卡車開采工藝，煤層頂板以上巖石選用吊斗鏟倒堆工藝，煤層選用單斗-卡車+地面半固定破碎站半連續(xù)開采工藝，煤破碎后經(jīng)帶式輸送機(jī)運(yùn)至選煤廠[1-4]；哈爾烏素礦采礦權(quán)面積57.724 3 km2，核定產(chǎn)能3 500萬t/a，剩余資源儲(chǔ)量1 541 Mt、服務(wù)年限32年。開采工藝為土、巖均采用單斗-卡車開采工藝，采煤采用單斗-卡車+地面半固定破碎站半連續(xù)開采工藝，煤經(jīng)破碎機(jī)破碎后經(jīng)帶式輸送機(jī)運(yùn)至選煤廠[5-7]。

目前，黑岱溝礦一采區(qū)已采完，正轉(zhuǎn)向二采區(qū)進(jìn)行開采，根據(jù)轉(zhuǎn)向計(jì)劃，2016年底吊斗鏟轉(zhuǎn)向完成，2017年7月采煤轉(zhuǎn)向完成。轉(zhuǎn)向后二采區(qū)工作線南北方向布置，向東推進(jìn)。

哈爾烏素礦已完成首采區(qū)內(nèi)工作線轉(zhuǎn)向，工作線南北方向布置，向東推進(jìn)。因征地受阻，該礦上部剝離已到界但無法推進(jìn)，為維持生產(chǎn)采取了組合臺(tái)階開采的措施，2016年預(yù)計(jì)只能產(chǎn)煤2 340萬t，較去年減產(chǎn)830萬t。如2016年年底征地問題仍無法解決，2017年只能安排產(chǎn)量1 600萬t，較核定生產(chǎn)能力大大降低，并持續(xù)影響后續(xù)幾年的煤炭產(chǎn)量。在此情況下，該礦將面臨剝離工作停滯、煤炭生產(chǎn)停產(chǎn)等問題。

此外，黑岱溝礦轉(zhuǎn)向完成后，兩礦采區(qū)相鄰，推進(jìn)方向相同，采場(chǎng)、排土場(chǎng)存在交叉，對(duì)兩礦各自生產(chǎn)將帶來較大影響，存在重復(fù)剝離、嚴(yán)重影響排土空間及運(yùn)輸系統(tǒng)綜合布置等諸多問題。

2 兩礦合一協(xié)調(diào)開采方案的提出

針對(duì)哈爾烏素礦因征地受阻大幅減產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)問題，以及黑岱溝礦轉(zhuǎn)向后兩礦生產(chǎn)交叉、相互影響等問題，實(shí)施兩礦合一、協(xié)調(diào)開采，具有重大現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略意義。

1）哈爾烏素礦生產(chǎn)已嚴(yán)重失衡，目前至2018年的產(chǎn)量將較核定產(chǎn)能減少2 800萬t。為緩解征地問題對(duì)哈爾烏素礦生產(chǎn)的影響，完全釋放兩礦核定產(chǎn)能，統(tǒng)籌安排2016年和2017年煤炭生產(chǎn)計(jì)劃，有必要進(jìn)行兩礦合一、協(xié)調(diào)開采。

2）兩礦獨(dú)立開采，將一前一后平行向東推進(jìn)，存在重復(fù)剝離和端幫壓煤的問題。為最大限度地回收資源，減少重復(fù)剝離量，降低生產(chǎn)成本，有必要將兩礦貫通，進(jìn)行協(xié)調(diào)開采。

3）協(xié)調(diào)開采能夠有效解決兩礦并行推進(jìn)過程中的相互影響，統(tǒng)籌優(yōu)化開采工藝，合理布置開拓運(yùn)輸系統(tǒng)，統(tǒng)一生產(chǎn)組織和協(xié)調(diào)，均衡生產(chǎn)剝采比。

4）目前，哈爾烏素礦已出現(xiàn)上部剝離停滯、部分設(shè)備閑置的情況。兩礦合一，對(duì)設(shè)備、人員進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配，將能優(yōu)化資源配置，有效發(fā)揮設(shè)備能力，提高生產(chǎn)作業(yè)效率。

圖1 黑岱溝與哈爾烏素兩礦生產(chǎn)位置現(xiàn)狀

3 兩礦合一協(xié)調(diào)開采方案的實(shí)施

3.1 協(xié)調(diào)開采近期方案

在黑岱溝礦采煤未轉(zhuǎn)至二采區(qū)之前，采取哈爾烏素礦開采黑岱溝礦煤炭的方案。先將兩礦交界位置剝離貫通，再由哈爾烏素礦進(jìn)入黑岱溝礦二采區(qū)剝離采煤，采煤時(shí)間6個(gè)月（2016年9月至2017年2月），原煤運(yùn)至哈爾烏素礦破碎站。

3.1.1 兩礦交界位置剝離計(jì)劃

2016年8月，黑岱溝礦將二采區(qū)上部剝離設(shè)備（3臺(tái)電鏟）全部調(diào)至兩礦交界位置進(jìn)行剝離。在2016年12月底前，將該位置向東推進(jìn)350 m。剝離量650萬m3，1 135、1 120 m水平剝離物排棄至哈爾烏素礦內(nèi)排土場(chǎng)，1 105、1 095 m水平剝離物排棄至黑岱溝礦內(nèi)排土場(chǎng)，綜合運(yùn)距3 530 m。

3.1.2 黑岱溝礦二采區(qū)剝離露煤計(jì)劃

2016年8月，哈爾烏素礦調(diào)配1臺(tái)電鏟至黑岱溝礦二采區(qū)，與黑岱溝礦3臺(tái)電鏟共同進(jìn)行剝離露煤工作。作業(yè)區(qū)域?yàn)楸辈康?、第2幅和南部第1幅，剝離量1 810萬m3，其中：內(nèi)排土場(chǎng)重復(fù)剝離量715萬m3，高臺(tái)階巖石量1 095萬m3（需爆破）。剝離物分別排棄至黑岱溝礦內(nèi)排土場(chǎng)1 170、1 200、1 230 m水平，綜合運(yùn)距3 159 m。2016年9月初，二采區(qū)具備出煤條件；至2017年1月完成剝離露煤。具體剝離露煤進(jìn)度見表1。

表1 剝離露煤進(jìn)度（2016年7月—2017年1月）萬m3

3.1.3 黑岱溝礦二采區(qū)采煤計(jì)劃

2016年9月初，哈爾烏素礦調(diào)配設(shè)備至黑岱溝礦二采區(qū)北部第1、第2幅進(jìn)行采煤作業(yè)。受工作面限制，2016年9月計(jì)劃采煤195萬t；受南部第1幅剝離露煤接續(xù)影響，2016年11、12月采煤量無法達(dá)到最大能力，分別安排計(jì)劃225、210萬t；其余月份均能達(dá)到設(shè)備最大采煤能力。至2017年2月底，黑岱溝礦二采區(qū)采出煤量1 600萬t。具體采煤進(jìn)度見表2。

表2 采煤進(jìn)度表（2016年9月—2017年2月）萬m3

3.1.4 運(yùn)煤道路的建立計(jì)劃

2016年8月，黑岱溝礦將首采區(qū)東部剝離臺(tái)階剝離至到界位置，形成首采區(qū)1 095 m水平至哈爾烏素礦內(nèi)排土場(chǎng)1 120 m水平運(yùn)煤斜坡道，剝離量60萬m3。

2016年11月，黑岱溝礦首采區(qū)東部采煤結(jié)束，在首采區(qū)東部1 095 m水平向內(nèi)排土場(chǎng)1 075 m水平排棄一條運(yùn)煤斜坡道，形成新的運(yùn)煤通道。黑岱溝礦二采區(qū)至哈爾烏素礦破碎站運(yùn)煤線路如下：

2016年9月—11月：二采區(qū)煤頂板→二采區(qū)1 095 m水平運(yùn)輸?shù)缆贰撞蓞^(qū)1095運(yùn)輸?shù)缆贰? 095~1 120 m水平運(yùn)煤斜坡道→哈爾烏素礦排土場(chǎng)運(yùn)輸?shù)缆贰枮跛氐V破碎站。

2016年12月—2017年2月：二采區(qū)煤頂板→黑岱溝礦內(nèi)排土場(chǎng)1 075 m水平運(yùn)輸?shù)缆贰撞蓞^(qū)1 075~1 095 m水平運(yùn)煤斜坡道→1 095~1 120 m水平運(yùn)煤斜坡道→哈爾烏素礦排土場(chǎng)運(yùn)輸?shù)缆贰枮跛氐V破碎站。

3.2 協(xié)調(diào)開采遠(yuǎn)期方案

黑岱溝礦轉(zhuǎn)向后，推進(jìn)方向與哈爾烏素礦一致，兩礦合一、協(xié)調(diào)開采，將形成世界最大的露天煤礦。按國家現(xiàn)行的產(chǎn)能核定方式，兩礦核定產(chǎn)能為5 796萬t/a，均衡剝采比3.9 m3/t，剝離量22 780萬m3/a，采煤工作線4 000 m，年推進(jìn)度320 m。

由于協(xié)調(diào)開采涉及內(nèi)容多，需要綜合考慮兩礦地質(zhì)條件、生產(chǎn)現(xiàn)狀、開采工藝特點(diǎn)、設(shè)備數(shù)量及能力等因素，對(duì)協(xié)調(diào)開采過程中涉及的一系列關(guān)鍵問題需進(jìn)一步單獨(dú)研究。

1）兩礦采剝工程協(xié)調(diào)發(fā)展優(yōu)化研究。充分研究采煤及剝離臺(tái)階高度劃分、開采參數(shù)；兩礦采剝工作線相互關(guān)系；采煤、剝離程序的優(yōu)化；制定兩礦合理進(jìn)度計(jì)劃、均衡生產(chǎn)剝采比；經(jīng)濟(jì)效益分析等。

2）兩礦開拓運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化研究?？泳€設(shè)置的優(yōu)化；采煤及剝離物料的流向、流量?jī)?yōu)化；不同時(shí)期的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化方案；經(jīng)濟(jì)效益分析等。

3）兩礦內(nèi)排土場(chǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展規(guī)劃研究。對(duì)物料流量、流向及內(nèi)排土場(chǎng)排棄容量進(jìn)行充分研究；綜合優(yōu)化制定兩礦內(nèi)排土場(chǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展規(guī)劃。

4）各種采剝工藝系統(tǒng)優(yōu)化布置研究。優(yōu)化拋擲爆破吊斗鏟倒堆剝離臺(tái)階高度、采掘帶寬度、工作線長(zhǎng)度及其在采場(chǎng)的合理位置；綜合論證各工藝系統(tǒng)生產(chǎn)能力；研究合理的工藝組合模式和服務(wù)范圍等。

5）采場(chǎng)工作幫陡幫開采技術(shù)研究。工作幫陡幫方案研究；組合臺(tái)階及寬采掘帶雁形推進(jìn)工作幫結(jié)構(gòu)形式研究；高段爆破、分層開采技術(shù)研究；開采強(qiáng)度及生產(chǎn)能力分析；經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析與評(píng)價(jià)等。

6）剝離-排土-土地復(fù)墾一體化程序優(yōu)化研究。確定合理的剝離-排土-復(fù)墾一體化作業(yè)程序；制定剝離、排土、土地復(fù)墾合理進(jìn)度計(jì)劃。

7）兩礦協(xié)調(diào)開采過渡方案優(yōu)化研究。研究?jī)?yōu)化兩礦合理工作線長(zhǎng)度；優(yōu)化分配兩礦采剝量、設(shè)備數(shù)量及作業(yè)位置；確定兩礦協(xié)調(diào)開采過渡的最佳時(shí)間；對(duì)過渡期間兩礦采剝工程動(dòng)態(tài)發(fā)展進(jìn)行優(yōu)化。

8）兩礦資源整合與優(yōu)化配置研究。確定兩礦合理生產(chǎn)規(guī)模；綜合優(yōu)化資源配置，確保兩礦協(xié)調(diào)開采生產(chǎn)穩(wěn)定、安全高效。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

可緩解征地問題對(duì)哈爾烏素礦產(chǎn)量影響，相比單獨(dú)開采，哈爾烏素礦近3年可實(shí)現(xiàn)增量2 800萬t，初步測(cè)算增加經(jīng)濟(jì)效益10.81億元。具體情況見表3。

長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，兩礦合一，可減少綜合運(yùn)距81 m，減少重復(fù)剝離量1 000萬m3/a，回收端幫壓煤量1 450萬t，提高資源回收率，降低成本、增加效益。

4.2 安全效益分析

1）兩礦貫通，協(xié)調(diào)開采，消除了兩礦開采邊界，能夠降低越界開采相關(guān)的法律風(fēng)險(xiǎn)。

2）有效解決兩礦并行推進(jìn)過程中的相互影響，消除因生產(chǎn)交叉帶來的交通、爆破等安全隱患。

4.3 其他效益分析

1）可實(shí)現(xiàn)資源共享、能力共擔(dān)，保持兩礦按核定產(chǎn)能均衡生產(chǎn)，并且具備進(jìn)一步提升產(chǎn)能的條件。

2）“兩礦合一、協(xié)調(diào)開采”在國內(nèi)還無先例，項(xiàng)目的實(shí)施將形成“協(xié)調(diào)開采與過渡關(guān)鍵技術(shù)”等一系列成果，對(duì)豐富和完善露天開采相關(guān)理論，拓展露天煤礦設(shè)計(jì)、管理、開發(fā)模式具有重要指導(dǎo)意義。

表3 哈爾烏素礦增量經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算

5 結(jié)論

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，露天采礦事業(yè)正向著設(shè)備大型化，開采集中化，開采工藝綜合化，生產(chǎn)環(huán)節(jié)合并化的方向發(fā)展[8]。露天采礦事業(yè)應(yīng)不拘泥于傳統(tǒng)已有的開采方式，應(yīng)敢于創(chuàng)新，通過分析現(xiàn)有的開采條件，從土地征用、均衡生產(chǎn)剝采比、設(shè)備能力、運(yùn)輸系統(tǒng)布置等幾方面入手，研究更新、更合理的開采方式。通過分析兩礦采區(qū)相鄰，推進(jìn)方向相同，采取合一、協(xié)調(diào)的開采方式，具有可操作性，技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理。同時(shí)可緩解征地問題對(duì)哈爾烏素礦生產(chǎn)的影響，確保兩礦按照核定產(chǎn)能均衡生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)降本增效，具有顯著的近期效益與長(zhǎng)遠(yuǎn)效益。

［1］黑岱溝露天精查補(bǔ)充勘探地質(zhì)報(bào)告［R］．包頭：內(nèi)蒙古煤田地質(zhì)勘探公司一五一隊(duì)，1982．

［2］準(zhǔn)格爾項(xiàng)目一期工程初步設(shè)計(jì)黑岱溝露天礦說明書［R］．沈陽：東北內(nèi)蒙古煤炭工業(yè)聯(lián)合公司沈陽煤礦設(shè)計(jì)院，1988．

［3］黑岱溝露天煤礦吊斗鏟工藝技術(shù)改造初步設(shè)計(jì)說明書［R］．沈陽：中煤國際工程集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院，2003.

［4］黑岱溝露天煤礦擴(kuò)能至29.00 Mt/a技術(shù)改造初步設(shè)計(jì)說明書［R］．沈陽：中煤國際工程集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院，2010．

［5］準(zhǔn)格爾煤田哈爾烏素露天勘探報(bào)告［R］．呼和浩特：內(nèi)蒙古煤田地質(zhì)勘探公司一五三隊(duì)，1985．

［6］哈爾烏素露天煤礦修改初步設(shè)計(jì)說明書［R］．沈陽：中煤國際工程集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院，2006.

［7］哈爾烏素露天煤礦擴(kuò)能至31.00Mt/a（原煤）技術(shù)改造初步設(shè)計(jì)說明書［R］．沈陽：中煤國際工程集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院，2010．

［8］王東旭.扎哈淖爾露天礦半連續(xù)系統(tǒng)移設(shè)方案研究［J］.露天采礦技術(shù)，2016（4）：3.

【責(zé)任編輯：解連江】

Study on combined mining schemes of Heidaigou and Ha'erwusu Open-pit Coal Mines

YANG Yong
(Shenhua Zhunneng Group Co.,Ltd.,Ordos 010300,China)

Through the optimization design of combined mining scheme,there will be a unified pattern of mining and stripping, which can improve resource recovery rate,effectively use the abandoned space,and solve the problem of mutual interference and repeated stripping in the production process.At the same time,it will greatly reduce production costs and increase the overall efficiency of the company.

open-pit coal mine;combined mining;technology optimization

TD824

B

1671－9816（2017）02－0045－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.02.013

楊勇.黑岱溝和哈爾烏素兩露天煤礦聯(lián)合開采方案研究［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（2）：45-48.

2016-08-18

楊勇（1968—），男，內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗人，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事煤炭生產(chǎn)技術(shù)管理工作。